CAR-T治疗急性髓系白血病的研究进展
时间：2023-02-13 15:25:06 来源：千叶帆 本文已影响人
吴卓琳 梅恒 胡豫
急性髓系白血病(AML)是一种以髓系造血干/祖细胞异常增殖和分化障碍为主要特征的血液系统恶性肿瘤，是成人急性白血病中最常见、病死率最高的一种[1]。即使接受了标准的联合化疗疗程，年龄<60岁的AML患者5年生存率为40%～55%，而年龄≥60岁的患者5年生存率仅有10%～15%[2]。目前造血干细胞移植(HSCT)仍是唯一可能使患者获得长期缓解甚至治愈的治疗手段[3]。然而HSCT并不适用于老年及身体状况较差的患者，因此迫切需要探索新的治疗方法。靶向CD19的嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)治疗为B淋巴细胞系恶性肿瘤患者带来了新的希望，已有8款商品化产品在国内外上市，均取得显著临床疗效。而针对AML的CAR-T治疗还处于起步阶段，临床试验阶段的数据十分有限。
理想的CAR-T靶点应高表达于肿瘤细胞，而低表达或不表达于正常的组织细胞，在保证CAR-T能高效识别肿瘤细胞的前提下，又能将脱靶毒性降到最低[2]。而AML是一组具有复杂突变背景的疾病，其高度异质性一直限制着针对AML的靶向治疗发展。目前较常见的用于AML CAR-T治疗的靶点主要有CD33、CD123、CLL1、LeY等，这些靶点的CAR-T均已进入临床试验阶段。
1.CD33 CAR-T：CD33是一种表达于髓系细胞的唾液酸结合免疫球蛋白，在近90%的AML细胞中均有CD33表达[4]，同时在中性粒细胞、NK细胞、B细胞及Kupffer细胞等中也有表达。Kenderian等[5]构建了靶向CD33的CAR-T，其在体外及小鼠模型中均展现出良好的杀伤效果，延长了急性髓系白血病小鼠的生存期。但同时，CD33 CAR-T在2种移植了人源性免疫系统的小鼠模型中均显示出血液毒性，导致外周血中髓系细胞、单核细胞及骨髓中CD34+CD38+髓系祖细胞、CD34+CD38-造血干细胞减少。Kim等[6]敲除了人类CD34+造血祖细胞的CD33基因，这种CD33-的造血祖细胞仍能保有正常的造血功能，而又能够抵抗CD33 CAR-T的杀伤作用。移植了CD33-的造血祖细胞小鼠在回输CD33 CAR-T后AML细胞得到清除，而移植的造血祖细胞不受影响。因此，他们认为移植敲除CD33的造血祖细胞可用于规避CD33 CAR-T治疗所导致的血液毒性，同时不损害其肿瘤杀伤作用。中国人民解放军总医院报道了1例接受CD33 CAR-T回输的复发难治性AML患者[7]，其在接受回输后第2周达到部分缓解(PR)，但在回输后第9周出现迅速的疾病进展，患者放弃治疗，于回输后第13周去世。该患者在回输CD33 CAR-T后出现轻度的细胞因子释放综合症(CRS)和两次全血细胞计数下降。CD33 CAR-T在临床前研究中显示出良好效果，但仍需大量临床病例来进一步验证有效性及安全性。
2.CD123 CAR-T：CD123是IL-3受体的α亚基，是一种Ⅰ型单跨膜蛋白，主要表达于髓系细胞，在70%～80%的患者中呈阳性[8]，且其表达阳性与AML治疗失败风险增加相关[9]。Mardiros等[10]构建了靶向CD123的CAR-T，在体外实验及基于小鼠模型的体内实验中均显示出良好疗效。美国希望之城国家医疗中心开展了一项靶向CD123的CAR-T治疗AML的临床研究[11]，在低剂量组(50×106个细胞)的2例患者中，1例回输后达到形态学上无白血病状态，持续时间为2个月，该患者在复发后接受二次回输，原始细胞比例从 77.9% 降至 0.9%。而在高剂量组(200×106个细胞)的4例患者中，2例达到完全缓解(CR)，另2例达到PR。大多数患者发生2级及以下CRS，且未发生剂量限制性不良反应及治疗相关的骨髓抑制。
3.C型凝集素样分子1(CLL1)CAR-T：CLL1是一种Ⅱ型跨膜糖蛋白，在大部分的AML患者中均有表达，而在正常的造血干细胞和其他正常组织中不表达，仅在单核细胞、粒细胞上表达[12]，是一个较为理想的靶点。Wang等[13]构建了靶向CLL1的CAR-T，在体外及小鼠模型中验证了其可有效杀伤AML细胞系和原代细胞，同时对造血干细胞无不良影响。目前已有多项靶向CLL1的CAR-T治疗临床试验正在招募中。Jin等[14]报道了天津市第一中心医院开展的靶向CLL1的CAR-T在治疗成人复发难治性AML的首次临床试验结果。在该研究中，共有10例患者接受回输，其中7例在回输后达到CR或CR伴血液学不完全缓解(CRi)，总体缓解率达70%；
另有2例未达到临床缓解，在接受HSCT后获得CR；
中位随访173天，末次随访时，仍有6例患者存活，显示出良好的治疗效果。然而，所有患者均发生了严重的全血细胞减少，其中2例患者虽然达到CRi，但最终死于长期粒细胞缺乏导致的严重感染。可能原因为CLL1在正常的血细胞(主要是粒细胞和单核细胞)表面表达导致的脱靶毒性，而接受桥接移植的6例患者均未发生严重感染。因此，他们认为HSCT也许可作为一种CAR-T治疗后长期粒细胞缺乏的挽救措施。
4.Lewis Y(LeY)CAR-T：LeY是一种双岩藻糖基化的寡糖，高表达于AML细胞而低表达于正常组织，是较为理想的靶点。在一项纳入4例AML患者的Ⅰ期临床试验中，2例回输LeY CAR-T时保持病情稳定，1例骨髓及外周血原始细胞比例显著下降，1例获得短暂细胞遗传学缓解，4例最终在回输后28天～23个月内全部复发[15]。尽管在该研究中观察到有限的疗效，但4例患者均未发生明显不良反应。LeY CAR-T的有效性及安全性仍需大量临床数据来验证。
5.FMS样酪氨酸激酶3(FLT-3)CAR-T：FLT-3是一种酪氨酸激酶受体,其近膜结构域的内部串联重复(ITD)和细胞内酪氨酸激酶结构域激活环突变(TKD)是AML患者中常见的突变[16]。该突变可导致FLT-3激酶持续激活，触发多条下游信号通路，促进AML疾病进展，与预后不良相关[17]。FLT-3高表达于70%～100%的AML细胞中[18]，虽然其突变存在于约30%的AML患者中，但胞外部分常保持完整，因此开发针对FLT3细胞免疫疗法具有巨大潜力[19]。FLT-3 CAR-T在体外及小鼠模型中展现出良好的治疗效果[16-17]，但目前尚无公布的临床试验数据。
6.叶酸受体β(FRβ)CAR-T：FRβ约在70%的AML患者中表达，而在正常的造血干细胞中几乎不表达，是一种十分有潜力的靶点。Lynn等[20]构建了靶向FRβ的CAR-T，并验证了其在体外及小鼠模型中的有效性，而且对CD34+造血干细胞无明显的不良影响。此外，全反式维甲酸(ATRA)被证明可以上调FRβ的表达[21]，从而提高CAR-T对肿瘤细胞的识别，增强杀伤作用。
除上述靶点外，还有许多其他的在研靶点如B7-H3[22]、CD44v6[23]等已发表临床前实验结果，并开展临床试验，但尚无临床数据释出。截至2022年9月，在ClinicalTrials网站上能检索到的AML CAR-T临床试验约70项(表1)。
阻碍CAR-T治疗在AML患者中广泛应用的一个主要原因是缺乏表达于大多数患者肿瘤细胞表面，而不表达于正常组织细胞表面的靶点[24]。如常用于AML CAR-T治疗的靶点CD33、CD123、CLL1等，在近80%的AML患者中均有表达，但在正常的粒细胞、单核细胞和(或)造血祖细胞上也有一定表达，可能会导致严重的骨髓抑制，发生致命的出血及感染等不良反应[8]。AML细胞的高度异质性也使得CAR-T治疗AML的疗效受到限制，或因肿瘤免疫逃逸而复发。
此外，AML细胞可通过多种机制诱导抑制性免疫微环境[25]。首先，其可表达程序性死亡配体(PD-L)1/PD-L2等抑制性配体，或通过其代谢产物，促进调节性T细胞(Treg)、髓系来源抑制性细胞(MDSC)等免疫抑制细胞增殖，阻碍免疫效应细胞增殖和杀伤[26]。AML细胞也可下调其主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ和(或)MHC Ⅱ表达，从而损害其抗原呈递过程，导致免疫逃逸[27-28]。起源于单核细胞的AML细胞(M4及M5分型)还能通过还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶复合物产生活性氧(ROS)，触发多聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶(PARP)-1依赖性细胞凋亡杀死T细胞和NK细胞[29]。AML细胞可分泌可溶性因子抑制T细胞增殖，可能导致单个核细胞采集失败，无法制备自体来源的CAR-T[30]。
表1 正在招募或即将招募的AML CAR-T临床试验
1.寻找新靶点：为了寻找更合适的靶点，Perna等[31]开发了一个算法，并结合蛋白质组学和转录组学，筛选出4个在AML细胞上大量表达，但在正常造血干(祖)细胞及组织细胞仅有少量表达的靶点，分别为ADGRE2、CD70、CCR1以及LILRB2。其中靶向ADGRE2(NCT05463640)和CD70(NCT04662294)的CAR-T已有Ⅰ期临床试验在ClinicalTrials网站进行登记，其有效性及安全性有待进一步评估。
2.双靶点CAR-T：由于AML细胞的高度异质性，使用双靶点CAR-T有助于减少抗原丢失及肿瘤免疫逃逸，从而提高疗效，减少复发，改善预后。除AML细胞，白血病干细胞也是推动AML进展、耐药和复发十分关键的一群细胞[24]，其可能是AML细胞重要的来源。因此，针对白血病干细胞的靶向治疗对改善患者预后至关重要。因此有学者提出，构建同时靶向AML细胞及白血病造血干细胞的双靶点CAR-T，可有效避免由于免疫逃逸导致的疾病复发[32]。
3.新型CAR结构:脱靶效应所导致的不良反应限制了CAR-T的临床应用，Sommer等[33]设计了一种插入“自杀基因”的CAR-T，使其在细胞膜上表达CD20，从而可利用利妥昔单抗等药物，诱导CAR-T凋亡。Richards等[34]研发出“Not-Gated”结构，使CAR-T同时带有一个激活性CAR(aCAR)结构和一个抑制性CAR(iCAR)结构，若iCAR识别到正常组织表达的靶点，可活化胞内抑制性信号，抑制T细胞激活及杀伤，从而减少CAR-T对正常组织脱靶不良反应。Roybal等[35]研发出"synNotch"结构，T细胞在识别到肿瘤抗原A后可激活CAR结构的转录翻译，并在识别到肿瘤抗原B后发挥其靶向肿瘤细胞的杀伤作用。因此，只有在同时识别到两种肿瘤相关抗原的情况下，CAR-T才能发挥其杀伤作用，从而提高特异性。
4.“可生物降解”CAR-T：Cummins等[36]使用电穿孔技术将抗CD123 CAR的mRNA递送至T细胞内，构建“可生物降解”的CAR-T，再回输至人体内，从而使其安全性得到有效控制，降低其不良反应。在该研究中，接受回输的5例患者未发生与治疗相关的死亡，也未发生任何临床上显著的血管、神经或血液不良反应。然而回输后CAR-T未出现预期的体内扩增。此外，在任何时间点，骨髓中均未检测到CAR-T。骨髓中表达CD123的细胞没有减少，所有患者在回输后第28天前疾病进展。因此，该试验因缺乏疗效而提前终止。Rurik等[37]则直接向小鼠模型注射靶向T细胞递送mRNA的脂质纳米颗粒，在体内构建CAR-T从而治疗心肌纤维化。该方法相对于前者的优点在于可根据患者病情需要多次注射药物，且无需等待CAR-T在体外制备的过程，是一种具有前景且值得探索的方法。
5.调节免疫微环境：针对AML细胞造成的抑制性免疫微环境，可联用程序性死亡受体1(PD-1)抑制剂对免疫微环境进行调节，或采用第四代“装甲型”CAR-T，使CAR-T分泌免疫激活因子如IL-12、IL-18等[38-39]。
CAR-T治疗自面世以来，为许多罹患B淋巴细胞系血液系统恶性肿瘤的患者带来新的希望。CD33、CD123及CLL1是目前研究较多的应用于AML治疗的靶点，除此以外还有许多已发表了临床前试验结果的新靶点CAR-T，目前也已经进入临床试验阶段，但仍需更多临床数据来验证其有效性及安全性。特异性靶点的缺乏、致命的脱靶毒性及抑制性的免疫微环境均是AML CAR-T广泛应用的阻碍。针对以上难题，学者们也作出许多努力，如对CAR结构进行优化、寻找新靶点、应用双靶点CAR-T等，这将为CAR-T治疗在AML的应用开辟新的道路，为复发难治性AML患者提供更多治疗选择。
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